蒙脱石-复合氧化物界面核素竞争络合机制研究

基本信息
批准号:41872039
项目类别:面上项目
资助金额:66.00
负责人:边亮
学科分类:
依托单位:西南科技大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:宋绵新,何平,刘小楠,贺小春,何辉超,张伟,霍婷婷,李伟民,邹浩
关键词:
核素竞争络合复合氧化物蒙脱石界面
结项摘要

Montmorillonite is an eological mineral candidate for stably buffering nuclear waste. It is also an environment friendly material for causing nuclide to be back stability to nature. Nowadays, a disposal technique for strengthening the buffer layer is to add primary composite oxide minerals. Here, the nuclides and positive (negative) ions at the calcium-based montmorillonite-complex oxides interface are chose as a research system. Monte carlo, molecular dynamics, density functional theory and two-dimensional correlation analysis methods are used to quantitatively calculate the accumulatived change of complex interfaces, such as charge compensation mechanism, defects and electron transfer processes, etc, by effective of weak thermo-hydro-pH-chemical (THPC) coupling-type class geological disposal conditions. The mechanism of "electron-valence-atom-bond-interface" multi-scale atom diffusion and electronic transition is comprehensively analyzed in the process of dynamic adsorption/desorption. Finally, the theoretical and experimental evaluation methods about microscopic oxidation-reduction processes in the montmorillonite-complex oxide interfaces will be bulit under THPC coupling condition. Such a system could provide a theoretical basis for the selective retardation of actinide nuclides wastes and the evaluation of damage accumulation.

蒙脱石被认为是一种稳定阻滞核废物的地质矿物候选物,并使核素稳定回归自然的环境友好化材料。目前,强化缓冲层的热点处置手段是添加原生复合氧化物矿物。本项目以钙基蒙脱石-复合氧化物界面核素和阳(阴)离子为研究对象,拟采用蒙特卡罗、分子动力学、密度泛函理论和二维相关数据分析技术相结合的方法定量地计算复合界面受模拟地质处置环境(微量“热-水-pH-化学”(THPC)耦合)引起的缺陷、电荷补偿、电子转移等积累性转变规律。综合分析动态吸附/解吸附过程中“电子-价态-原子-结合键-界面”多尺度原子迁移和电子转移机制。最终,建立THPC耦合蒙脱石-复合氧化物界面缓冲核素络合物的微观氧化还原过程的理论与实验评价方法。该项目的研究成果将为选择性阻滞锕系核素废料和缓冲层积累性损伤评价研究提供理论依据。

项目摘要

蒙脱石被认为是一种稳定阻滞核废物的地质矿物候选物,并使核素稳定回归自然的环境友好化材料。目前,强化缓冲层的热点处置手段是添加原生复合氧化物矿物。本项目以钙基蒙脱石-复合氧化物界面核素和阳(阴)离子为研究对象,采用定量计算和实验法讨论了复合界面受模拟地质处置环境(微量“热-水-pH-化学”(THPC)耦合)引起的缺陷、电荷补偿、电子转移等积累性转变规律。研究发现,铀酰可选择性截断蒙脱石-复合氧化物四-八面体界面间电子气,形成蒙脱石-复合氧化物-铀酰间U-O-Fe长程氢键,且腐殖酸介导体增强了长程键轨道强度。进而,根据此特性设计了系列蒙脱石-复合氧化物选择性去除共存铀酰-金属离子实验,验证了模拟的可靠性。其中,在腐殖酸介导下蒙脱石-改性磁铁矿-闪锌矿的界面和孔道间赋存铀酰量高达462.96 mg·g-1和696.58 mg·g-1,可媲美现有有机去除剂。此外,综合评价了有机酸活性基团对蒙皂石族黏土的损伤作用,发现“夹角”构型增加了层间负电层附着位点,其是阴离子(活性基团)诱导增强铀酰-重金属离子发生络合反应的根本方式。本项目的研究成果将为膨润土选择性阻滞锕系核素废料和缓冲层积累性损伤评价研究提供理论依据。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
2

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

DOI:
发表时间:2018
3

二维MXene材料———Ti_3C_2T_x在钠离子电池中的研究进展

二维MXene材料———Ti_3C_2T_x在钠离子电池中的研究进展

DOI:10.19964/j.issn.1006-4990.2020-0450
发表时间:2021
4

三级硅基填料的构筑及其对牙科复合树脂性能的影响

三级硅基填料的构筑及其对牙科复合树脂性能的影响

DOI:10.11951/j.issn.1005-0299.20200093
发表时间:2020
5

铁酸锌的制备及光催化作用研究现状

铁酸锌的制备及光催化作用研究现状

DOI:10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019090011
发表时间:2022

边亮的其他基金

批准号:41302029
批准年份:2013
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

铀与蒙脱石-细菌交联界面的分子作用机制研究

批准号:21707110
批准年份:2017
负责人:丁聪聪
学科分类:B0608
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
2

重金属离子在蒙脱石边缘面的络合机理的计算研究

批准号:41572027
批准年份:2015
负责人:刘显东
学科分类:D0203
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
3

基于蒙脱石对烷基铵吸附特性的蒙脱石/烷基铵复合物结构和凝胶性能的设计

批准号:51774200
批准年份:2017
负责人:邱俊
学科分类:E0409
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
4

蒙脱石/零价金属复合物结构的制约因素及其机制研究

批准号:40672036
批准年份:2006
负责人:袁鹏
学科分类:D0203
资助金额:10.00
项目类别:面上项目